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2019年4月1日 星期一

直線方程式圖形的幾何與代數意義

(一)二元一次方程式的解與直線上的點的對照:
任舉一條二元一次方程式:y=2x+1
其中可以找出滿足上式的很多解,例如:
x=0、y=1,x=1、y=3,x=-1、y=-1.......
以上之資料轉換成直角坐標平面時所代表的意義為:
y=2x+1為一直線方程式之圖形,且將方程式的解轉換為座標
也就是:
x=0、y=1→(0,1)
x=1、y=3→(1,3)
x=-1、y=-1→(-1,-1)......
也就是說:
二元一次方程式→直線方程式
其解為x=a、y=b→座標(a,b)
舉例來說:
以下哪些是方程式y=2x+1的解?
(A)x=1、y=3  (B)x=-1、y=-1  (C)x=0、y=-1

以上轉換成座標平面資料:
以下哪些點落在直線y=2x+1上?
(A)(1,3) (B)(-1,-1) (C)(0,-1)

綜合來說:
如果要檢驗某一直線方程式是否通過點(a,b),或者點(a,b)是否落在指定之直線方程式上,就是把
(a,b)轉換成x=a、y=b,將上述的轉換的解代入指定的方程式中,如果滿足就是代表通過點(a,b)。


例題:
A、若2x+3y=5通過(a,-3),求a=?
解:
(a,-3)轉換成x=a,y=-3,代入方程式:
2a+3*(-3)=5→a=7

B、若y=ax+b通過(2,3)、(4,9),求(a,b)=?
解:
(2,3)轉換成x=2,y=3
(4,9)轉換成x=4,y=9
再代入y=ax+b
得到:3=2a+b、9=4a+b
解得:a=3、b=-3

(二)聯立二元一次方程組的解在直角坐標平面上  
       的圖形意義
到目前為止:
每一條二元一次方程式在直角坐標平面上皆為一直線之圖形(直線方程式),那在第一章時曾經學過的聯立方程組又是代表何意思呢?
若有一聯立方程組:
ax+by=c........(1)
dx+ey=f........(2) 
其解為:x=m、y=n
若將x=m、y=n轉換成座標(m,n)
則在直角坐標平面上:
ax+by=c、dx+ey=f為兩直線,則---
點(m,n)落在ax+by=c的直線上,亦落在dx+ey=f的直線上
換句話說:
點(m,n)同時落在ax+by=c、dx+ey=f兩直線上
點(m,n)為ax+by=c、dx+ey=f兩直線的交點
到此可得知:
聯立二元一次方程組的解在直角坐標平面上,就是兩直線的交點

例題:求y=3x-1、y=5x-7兩直線的交點。
解:
求兩直線的交點→求二元一次聯立方程組解
所以:y=3x-1、y=5x-7的聯立方程組解為
            x=3、y=8
所以交點為(3,8)

(三)聯立二元一次方程組解的情形在在直角坐標 
       平面上圖形意義
我們都知道:
聯立二元一次方程組的解有三種狀況,我們將逐一討論在直角坐標平面上所代表的意義。
(A)聯立二元一次方程組有唯一解:
     ax+by=c、dx+ey=f有唯一解x=m,y=n
     此情形,我們已經在上方曾敘述過,故不再討
     論之。
(B)聯立二元一次方程組為無解:
      若ax+by=c、dx+ey=f無共同解:
      我們都知道每一條二元一次方程式在直角坐標 
       平面上之圖形為一直線,故:
       沒有共同解代表是沒有交點(根據(A)之資
       料),那兩直線如果沒交點,表示就是為兩平
      行線才能滿足此情形
(C)聯立二元一次方程組為無限多組解:
     我們都知道每一條二元一次方程式在直角坐標 
     平面上之圖形為一直線,故:
      如果方程組有無限多組解,在直角坐標平面上
      就是代表有無限多個交點(一組解就是一個交
      點),那兩直線要有無限多個交點,表示這兩
      條直線必定是重疊狀態。
整理一下上述內容:
(1)聯立二元一次方程組唯一解→兩直線僅一交點
(2)聯立二元一次方程組無限多解→兩直線重疊 
     (同一條直線)
(3)聯立二元一次方程組無解→兩直線互相平行
     




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